微型機器人螃蟹是有史以來最小的遙控步行機器人

西北大學的工程師已經開發出有史以來最小的遙控步行機器人——它以一種小巧可愛的躲貓貓的形式出現。小螃蟹只有半毫米寬，可以彎曲、扭曲、爬行、行走、轉身甚至跳躍。研究人員還開發了毫米大小的機器人，類似于尺蠖、蟋蟀和甲蟲。盡管目前這項研究是探索性的，但研究人員認為，他們的技術可能會使該領域更接近于實現能夠在狹窄空間內執行實際任務的微型機器人。

該研究將于周三(5月25日)發表在《科學機器人》雜志上。去年9月，同一個團隊推出了一種帶翼微芯片，這是有史以來最小的人造飛行結構。

“機器人學是一個令人興奮的研究領域，微型機器人的發展是學術探索的一個有趣話題，”領導這項實驗工作的JohnA.Rogers說。“您可能會將微型機器人想象為修復或組裝工業中小型結構或機器的代理，或者作為手術助手來清除阻塞的動脈、止血或消除癌性腫瘤——所有這些都是微創手術。”

“我們的技術可以實現多種受控運動方式，并且可以以每秒一半的身體長度的平均速度行走，”領導理論工作的黃永剛補充道。“對于陸地機器人來說，要在如此小的規模上實現這一點非常具有挑戰性。”

螃蟹比跳蚤還小，它不是由復雜的硬件、液壓或電力驅動的。相反，它的力量在于它身體的彈性。為了構建機器人，研究人員使用了一種形狀記憶合金材料，這種材料在加熱時會轉變為“記憶”的形狀。在這種情況下，研究人員使用掃描的激光束在機器人身體的不同目標位置快速加熱。一層薄薄的玻璃涂層在冷卻時彈性地使相應的結構部分恢復到其變形的形狀。

隨著機器人從一個階段變為另一個階段——變形為記憶形狀并再次變回——它會產生運動。激光不僅遠程控制機器人啟動，激光掃描方向也決定了機器人的行走方向。例如，從左向右掃描會導致機器人從右向左移動。

“因為這些結構非常小，冷卻速度非常快，”羅杰斯解釋說。“事實上，縮小這些機器人的尺寸可以讓它們跑得更快。”

為了制造這么小的小動物，羅杰斯和黃轉向了他們八年前引入的一種技術——一種受兒童彈出式書籍啟發的彈出式組裝方法。

首先，該團隊以平坦的平面幾何形狀制造了行走蟹結構的前身。然后，他們將這些前體粘合到略微拉伸的橡膠基材上。當拉伸的基材松弛時，會發生受控的屈曲過程，導致螃蟹“彈出”成精確定義的三維形狀。

通過這種制造方法，西北大學的團隊可以開發出各種形狀和大小的機器人。那么為什么是一只躲貓貓呢?我們要感謝Rogers和Huang的學生。

“通過這些組裝技術和材料概念，我們可以制造幾乎任何尺寸或3D形狀的步行機器人，”羅杰斯說。“但學生們對小螃蟹的側身爬行動作感到鼓舞和逗樂。這是一種創造性的奇思妙想。”